CN113670808A - 一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，在单个阀段的并联水冷管路的内冷水入水端和出水端分别设置有多个均压电极，克服了现有技术在各个汇流管端部仅设置一个均压电极导致的均压电极严重腐蚀和沉积问题，加强了均压电极钳制水中电位的作用，抑制均压电极的腐蚀和沉积速度，提高了换流阀冷却水路系统运行的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及换流阀技术领域，特别是涉及一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统。
背景技术
换流阀是直流输电工程的核心设备，由于存在阀损耗，必须对阀损耗产生的热量进行有效散热，保证换流阀正常工作，换流阀晶闸管温结一般要求小于90℃，因此，通过内冷水冷却与晶闸管紧密接触的铝合金散热器实现晶闸管散热。为了避免换流阀内冷水管路内外壁电压分布不均发生放电，及阀组件内金属设备与水路接触产生泄漏电流，在阀塔内冷水管上及阀组件内的配水、汇流管上安装了均压电极，以实现水冷管路内外壁电压均衡及释放泄漏电流，使泄漏电流从电气设备金属(铝、铜)转移到惰性的均压电极上，避免了电气设备的腐蚀。
换流阀内冷水冷却系统直接关系到换流阀核心器件晶闸管、电抗器、阻尼电容的安全稳定运行，是换流阀重要辅助设备，运行经验证明，换流阀普遍存在腐蚀结垢问题以及冷却水泄漏问题，而且每次维修时间周期长，费用昂贵。
2006年天生桥换流站发生2次因阀组件均压电极密封漏水导致的极闭锁事故。分析认为是均压电极结垢导致均压电极失效，电极根部电解水产生臭氧腐蚀密封圈导致漏水。2005年至2006年广州换流站发生6次阀组件漏水及过热事故，分析认为人工电极除垢过程中，部分电极结垢掉入配水管路，堵塞电抗器水路，导致电抗器过热漏水。2003年至2008年天生桥换流站发生多次极闭锁事故，分析认为是由均压电极腐蚀结垢导致。±500kV政平换流站自2003年投运以来，2015年首次发现均压电极树脂压板开裂，检修电极发现，电极被结垢全部覆盖，怀疑是电极失效，电极放电击穿了电极树脂压板。
均压电极结垢主要成分是铝化物，由铝散热器腐蚀产物氢氧化铝长期沉积形成，所以要想从根本上解决均压电极腐蚀和沉积问题，就得解决铝散热器的腐蚀问题，进而提高换流站运行的稳定性和安全性。理论上认为均压电极能有效钳制水中的电位，使汇流水管中的电位均匀变化，从而使支流管中无漏电电流，在并联结构中铝散热器就不存在腐蚀问题。但是实际运行结果表明铝散热器的腐蚀明显，传统换流阀单个阀段并联冷却水路系统结构如图1所示，可以看出在各个汇流管端部仅设置了一个均压电极，根据麦克斯韦方程组理论分析以及仿真研究后表明：由于换流阀冷却水路系统的三维结构并不是完全中心对称的，导致传统水路结构中的单个均压电极钳制水中电位的作用并不理想，水管中的电位并不是均匀变化的，各个支流管中仍含有大量漏电电流，从而使铝散热器的腐蚀依然很严重，进而导致均压电极的腐蚀和沉积问题严重，甚至使冷却水路系统发生堵塞，严重威胁了换流阀运行的安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，以加强均压电极钳制水中电位的作用，使汇流水管中的电位均匀变化，大大降低各个水管中泄漏电流的大小，从而抑制铝散热器的腐蚀，进而抑制均压电极的腐蚀和沉积速度，提高换流阀冷却水路系统运行的稳定性和安全性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，所述系统包括：单个阀段的并联水冷管路；
在单个阀段的并联水冷管路的内冷水入水端和出水端分别设置有多个均压电极；
固定在单个阀段一端的所有均压电极通过导线连接，固定在单个阀段另一端的所有均压电极通过导线连接。
可选的，所述单个阀段的并联水冷管路包括两个汇流管和多个支流管；
多个支流管并列设置在两个汇流管之间；多个支流管的一端均与一汇流管连通，多个支流管的另一端均与另一汇流管连通；并列设置的多个支流管中最外侧的两个支流管分别位于单个阀段的两端，为端部支流管；
在每个端部支流管与每个汇流管的交汇处设置多个均压电极。
可选的，在交汇处开设安装孔，安装孔设有螺纹结构；安装孔的数量与均压电极的数量相同；
均压电极通过安装孔固定在交汇处。
可选的，在每个交汇处开设两个安装孔；
每个汇流处的一个安装孔位于端部支流管的管口对应的汇流管上，每个汇流处的另一个安装孔位于端部支流管和次端部支流管之间的汇流管中心处。
可选的，所述均压电极包括：铂电极和不锈钢基座；
所述铂电极的一端与所述不锈钢基座的一端面连接；
所述铂电极穿过安装孔设置在所述交汇处；所述不锈钢基座与导线连接；
所述铂电极用于将换流阀组件内金属设备与水路接触产生的泄漏电流转移至铂电极上。
可选的，所述铂电极为针状结构，针状结构的一端与所述不锈钢基座的一端面连接，针状结构的另一端呈半球状。
可选的，所述不锈钢基座包括：第一圆柱体、第二圆柱体、半球状结构和环状凹槽结构；
所述第二圆柱体的一端通过环状凹槽结构与所述半球状结构的底面连接，所述第二圆柱体的另一端面与所述第一圆柱体的另一端面连接，所述第一圆柱体的一端面与所述铂电极的一端连接；第一圆柱体、第二圆柱体、半球状结构和环状凹槽结构一体成型；
所述第一圆柱体的侧面设有螺纹，所述螺纹与安装孔的螺纹结构相匹配，所述第一圆柱体与安装孔固定连接；
所述环状凹槽与导线连接。
可选的，所述均压电极还包括：六角螺母；
所述六角螺母套设在第二圆柱体上，并与第一圆柱体固定连接。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，在单个阀段的并联水冷管路的内冷水入水端和出水端分别设置有多个均压电极，克服了现有技术在各个汇流管端部仅设置一个均压电极导致的均压电极严重腐蚀和沉积问题，加强了均压电极钳制水中电位的作用，抑制均压电极的腐蚀和沉积速度，提高了换流阀冷却水路系统运行的稳定性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统换流阀单个阀段并联冷却水路系统结构示意图；
图2为本发明提供的换流阀换流阀单个阀段并联冷却水路系统结构示意图；
图3为本发明提供的换流阀单个阀段并联冷却水路系统的均压电极连线平面结构图；
图4为本发明提供的换流阀单个阀段并联冷却水路系统的立体结构图；
图5为本发明提供的均压电极的结构图；
图6为本发明提供的均压电极导线连接图；
符号说明：1-铂电极，2-不锈钢基座，3-螺纹，4-六角螺母，5-环状凹槽，6-端部支流管，7-铝散热器，8-次端部支流管，9-均压电极，10-汇流管，11-导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，以加强均压电极钳制水中电位的作用，抑制均压电极的腐蚀和沉积速度，提高换流阀冷却水路系统运行的稳定性和安全性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，如图2-4所示，系统包括：单个阀段的并联水冷管路。
在单个阀段的并联水冷管路的内冷水入水端和出水端分别设置有多个均压电极9；
固定在单个阀段一端的所有均压电极9通过导线连接，固定在单个阀段另一端的所有均压电极9通过导线连接。
单个阀段的并联水冷管路包括两个汇流管10和多个支流管。多个支流管并列设置在两个汇流管10之间；多个支流管的一端均与一汇流管10连通，多个支流管的另一端均与另一汇流管10连通；并列设置的多个支流管中最外侧的两个支流管分别位于单个阀段的两端，为端部支流管6；在每个端部支流管6与每个汇流管10的交汇处设置多个均压电极9。
在交汇处开设安装孔，安装孔设有螺纹结构；安装孔的数量与均压电极9的数量相同；均压电极9通过安装孔固定在交汇处。
作为一种优选方式，参照图2，在每个交汇处开设两个安装孔；每个汇流处的一个安装孔位于端部支流管6的管口对应的汇流管10上，每个汇流处的另一个安装孔位于端部支流管6和次端部支流管8之间的汇流管10中心处。在实际使用中单个阀段的并联水冷管路包括两个汇流管10、14个支流管、14个铝散热器7、4个位于靠近端部支流管6管口的安装孔、4个位于端部支流管6和次端部支流管8中间区域的汇流管10中心处的安装孔。汇流管10和支流管的材料均是塑料，其中汇流管10的直径大于支流管尺寸，在汇流管10上共设有8个安装孔。铝散热器7的材料是铝，内部设有水路与支流管相连。
如图5所示，均压电极9包括：铂电极1和不锈钢基座2。铂电极1的一端与不锈钢基座2的一端面连接，铂电极1与不锈钢基座2焊接在一起。铂电极1穿过安装孔设置在交汇处；不锈钢基座2与导线连接；铂电极1用于将换流阀组件内金属设备与水路接触产生的泄漏电流转移至铂电极1上。
铂电极1为针状结构，针状结构的一端与不锈钢基座2的一端面连接，针状结构的另一端呈半球状。在铂电极1的尖端(另一端)做了圆滑处理，使其尖端呈半球状，防止铂电极1尖端近电场发生畸变，使电场强度均匀。
不锈钢基座2的材料是不锈钢，不锈钢基座2包括：第一圆柱体、第二圆柱体、半球状结构和环状凹槽5结构。第二圆柱体的一端通过环状凹槽5结构与半球状结构的底面连接，第二圆柱体的另一端面与第一圆柱体的另一端面连接，第一圆柱体的一端面与铂电极1的一端连接；第一圆柱体、第二圆柱体、半球状结构和环状凹槽5结构一体成型；第一圆柱体的侧面设有螺纹3，螺纹3与安装孔的螺纹结构相匹配，第一圆柱体与安装孔固定连接；环状凹槽5与导线11连接，防止脱落，保证了运行的安全性和可靠性。
均压电极9还包括：六角螺母4；六角螺母4套设在第二圆柱体上，并与第一圆柱体固定连接。安装时可以用扳手卡在六角螺母4上将均压电极9装入安装孔中，既省力又安全。
均压电极9装入安装孔的安装步骤为：
1、将8个均压电极分别装入阀段汇流管10上的8个均压电极安装孔中，拧紧并做好密闭处理；
2、将阀端一侧的4个均压电极(如图2中的9-1、9-2、9-3、9-4)按照图6所示用导线11进行连接，其中图2中均压电极的序号与图6中均压电极的序号一一对应。
3、阀段另一侧的4个均压电极按照步骤2所述用导线11进行连接。
4、安装完毕后的单个阀段并联冷却水路系统的均压电极9连线平面结构图如图3所示，立体结构如图4所示。
本发明的优点在于以下两点：
(1)均压电极采用两部分组成：铂电极和不锈钢基座。电极采用的材料是惰性金属铂，大大减弱了电极的电化学腐蚀；电极的尖端设计为半球状，防止了电极周围的电场发生畸变；基座的材料采用不锈钢，造价便宜，耐用性高。
(2)新型换流阀单个阀段并联冷却水路系统结构中，在汇流管与端部支流管交汇处附近设置了两个电极，这种设计结构可以极大地加强均压电极钳制水中电位的作用，使得14个支流管中漏电电流总量下降96.5％，进而使铝散热器的腐蚀速度下降了96.5％。
(3)得益于铝散热器腐蚀速度的有效抑制和均压电极的结构优化，不仅极大地抑制了均压电极的腐蚀和沉积速度，并且降低了冷却水路系统发生堵塞的可能性，最终提高了换流阀冷却水路系统运行的稳定性和安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，所述系统包括：单个阀段的并联水冷管路；
在单个阀段的并联水冷管路的内冷水入水端和出水端分别设置有多个均压电极；
固定在单个阀段一端的所有均压电极通过导线连接，固定在单个阀段另一端的所有均压电极通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，所述单个阀段的并联水冷管路包括两个汇流管和多个支流管；
多个支流管并列设置在两个汇流管之间；多个支流管的一端均与一汇流管连通，多个支流管的另一端均与另一汇流管连通；并列设置的多个支流管中最外侧的两个支流管分别位于单个阀段的两端，为端部支流管；
在每个端部支流管与每个汇流管的交汇处设置多个均压电极。
3.根据权利要求2所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，在交汇处开设安装孔，安装孔设有螺纹结构；安装孔的数量与均压电极的数量相同；
均压电极通过安装孔固定在交汇处。
4.根据权利要求3所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，在每个交汇处开设两个安装孔；
每个汇流处的一个安装孔位于端部支流管的管口对应的汇流管上，每个汇流处的另一个安装孔位于端部支流管和次端部支流管之间的汇流管中心处。
5.根据权利要求3所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，所述均压电极包括：铂电极和不锈钢基座；
所述铂电极的一端与所述不锈钢基座的一端面连接；
所述铂电极穿过安装孔设置在所述交汇处；所述不锈钢基座与导线连接；
所述铂电极用于将换流阀组件内金属设备与水路接触产生的泄漏电流转移至铂电极上。
6.根据权利要求5所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，所述铂电极为针状结构，针状结构的一端与所述不锈钢基座的一端面连接，针状结构的另一端呈半球状。
7.根据权利要求5所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，所述不锈钢基座包括：第一圆柱体、第二圆柱体、半球状结构和环状凹槽结构；
所述第二圆柱体的一端通过环状凹槽结构与所述半球状结构的底面连接，所述第二圆柱体的另一端面与所述第一圆柱体的另一端面连接，所述第一圆柱体的一端面与所述铂电极的一端连接；第一圆柱体、第二圆柱体、半球状结构和环状凹槽结构一体成型；
所述第一圆柱体的侧面设有螺纹，所述螺纹与安装孔的螺纹结构相匹配，所述第一圆柱体与安装孔固定连接；
所述环状凹槽与导线连接。
8.根据权利要求7所述的换流阀单个阀段并联冷却水路系统，其特征在于，所述均压电极还包括：六角螺母；
所述六角螺母套设在第二圆柱体上，并与第一圆柱体固定连接。
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